МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Измельчение является процессом последовательного уменьшения размеров кусков твердого материала от первоначальной крупности до требуемой. При производстве щебня в результате измельчения получается готовый продукт. В других случаях этот процесс является подготовительным для дальнейшей переработки, например, при производстве цемента.

В зависимости от начальной и конечной крупности кусков материала различают два основных вида процесса измельчения: дробление и помол. В зависимости от крупности конечного продукта различают: дробление - крупное (размер кусков 100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое (5-40 Мм); помол - грубый (размер частиц 5-0,1 мм), тонкий (0,1-0,05 мм), сверхтонкий (менее 0,05 мм).

Теоретические основы дробления и измельчения каменных материалов. Энергия, необходимая для измельчения материала, зависит от ряда факторов: прочности, хрупкости, однородности исходного материала, его влажности, размера, формы, взаимного расположения кусков, метода дробления, вида и состояния рабочей поверхности машины и др. Аналитические зависимости, устанавливающие связь между расходом энергии на измельчение и физико-механическими свойствами измельчаемого материала и параметрами конечного продукта, носят приближенный характер.

Для определения энергии, необходимой для измельчения, разработано несколько гипотез: первая говорит о пропорциональности энергии вновь образованной поверхности (первая гипотеза измельчения – гипотеза поверхностей); вторая - о пропорциональности энергии объемам или массам дробимых тел (вторая гипотеза - объемов); третья, комбинированная, гипотеза говорит о пропорциональности энергии измельчения образующимся поверхностям и объемам дробимых тел.

Классификация методов и машин для измельчения материалов. В зависимости от назначения и принципа действия машин, предназначенных для измельчения материалов, используются следующие методы разрушения: раздавливание (рис. 2, а), ударное воздействие (рис. 2, б), раскалывание (рис. 2, в), излом (рис. 2, г), истирание (рис. 2). При этом одновременно могут реализоваться несколько методов, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и др. Необходимость в различных методах измельчения, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин для измельчения вызывается многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов, а также различными требованиями к крупности готового продукта. Применяемые для измельчения машины разделяют на дробилки и мельницы.

 

 

Рис.2. Схема основных методов механического измельчения:

а – раздавливание; б – удар; в – раскалывание; г – излом; д – истирание.

Дробилки по принципу действия разделяют на щековые (рис. 3, а), в которых материал подвергается раздавливанию, раскалыванию и частично истиранию между двумя плитами-щеками при их периодическом сближении; конусные (рис. 3, б), в которых материал разрушается в процессе раздавливания, излома и частичного истирания между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой, осуществляя непрерывное дробление материала; валковые (рис. 3, в), в которых материал раздавливается между двумя валками, вращающимися навстречу один другому (иногда валки вращаются с разной частотой, и тогда раздавливание материала сочетается с истиранием); ударного действия, которые, в свою очередь, бывают молотковыми (рис. 3, г) и роторными (рис. 3, д); в молотковых дробилках материал измельчается в основном ударом шарнирно подвешенных молотков, а также истиранием, в роторных - дробление осуществляется за счет удара жестко прикрепленных к ротору бил, удара материала об отражательные плиты и ударов кусков материала один о другой.

Рис.3. Схемы принципов действия машин для дробления:

а - щековая дробилка; б - конусная; в - валковая ударного действия; г - молотковая дробилка; д - роторная для помола каменных материалов; мельницы: е - вращающиеся с мелющими телами; ж - вибрирующие с мелющими телами; з - истиранием частиц материала друг о друга; и - среднеходные роликовые; к - ударные; л – струйные.

Ряд измельчающих машин (бегуны и дезинтеграторы) можно отнести к дробилкам и к мельницам, так как их применяют для грубого помола и для мелкого дробления.

Мельницы по принципу действия разделяют на барабанные (рис. 3, е-з), в которых материал измельчается во вращающемся (рис. 3, е) или вибрирующем (рис. 3, ж) барабане с помощью загруженных в барабан мелющих тел или без них ударами и истиранием частиц материала один о другой и о футеровку барабана (рис. 3, з); среднеходные, в которых материал измельчается раздавливанием и частичным истиранием между каким-либо основанием и рабочей поверхностью шара, валка, ролика (в ролико-маятниковой мельнице (рис. 3, и) ролик прижимается центробежной силой к борту чаши и измельчает материал, попадающий между бортом и роликом); ударные (рис. 3, к), в которых материал измельчается ударом шарнирных или жестко закрепленных молотков (продукт, достигший определенной тонины помола, выносится из зоны действия молотков воздушным потоком); струйные (рис. 3, л), где материал измельчается в результате трения и соударения частиц материала одна о другую, а также о стенки камеры при движении частиц под действием воздушного потока, имеющего большую скорость.

Перечисленные способы измельчения относятся к методу механического измельчения под воздействием рабочего органа на материал или частиц материала одна на другую. Существуют методы измельчения материалов, основанные на других физических явлениях: с помощью электрогидравлического эффекта путем осуществления высоковольтного разряда в жидкости, ультразвуковых колебаний, быстроменяющихся высоких и низких температур, лучей лазера, энергии струи воды и др.

Машины для измельчения материалов должны иметь простую конструкцию, обеспечивающую удобство и безопасность обслуживания; минимальное число изнашивающихся легко заменяемых деталей; предохранительные устройства, которые при превышении допустимых нагрузок должны разрушаться (распорные плиты, срезные болты и др.) или деформироваться (пружины), предотвращая поломки более сложных узлов. Конструкция должна отвечать санитарно-гигиеническим нормам звукового давления, вибрации и запыленности воздуха.

Щековые дробилки. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления. Принцип работы щековой дробилки заключается в следующем. В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подается материал, подлежащий дроблению. Клинообразная форма камеры дробления обеспечивает расположение более крупных кусков материала сверху, менее крупных - внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной. При сближении щек (ход сжатия) куски материала подвергаются дроблению. При отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала подвигаются вниз под действием силы тяжести и занимают новое положение или выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью. Затем цикл повторяется.

Характер движения подвижной щеки зависит от кинематических особенностей механизма щековых дробилок. За время применения этих дробилок для переработки различных материалов было предложено и осуществлено большое количество самых разнообразных кинематических схем механизма дробилок.

Дробилки со сложным движением подвижной щеки имеют ход сжатия достаточный для интенсивного дробления по всей высоте камеры дробления. Как было отмечено, существенным недостатком этих дробилок является интенсивное изнашивание дробящих плит, обусловленное траекторией движения подвижной щеки. В то же время эти дробилки проще по конструкции, компактнее, менее металлоемки. В ряде случаев, например, при применении таких дробилок в передвижных установках или в подземных разработках, эти преимущества являются определяющими; дробилки со сложным движением щеки, так же как и дробилки с простым движением щеки, широко используют в различных отраслях народного хозяйства, и их изготовляют многие машиностроительные фирмы в мире.

Многолетняя практика создания и эксплуатации щековых дробилок показывает, что при оценке совершенства щековой дробилки и ее качества простота кинематической схемы и конструкции должна особо приниматься во внимание. Усложнение схемы, как оно заманчиво не выглядит на первый взгляд, приводит к усложнению конструкции, удорожанию эксплуатации.

Изучение схем простого и сложного движения подвижной щеки показало, что они обе являются наилучшими из всех предложенных и обе имеют право на жизнь. Поэтому, учитывая особенности схем, дробилки с простым движением подвижной щеки предназначаются в основном для крупного дробления высокопрочных и абразивных материалов, а дробилки со сложным движением щеки больше для среднего и мелкого дроблении материалов средней прочности и абразивности.

В дробилке с простым движением подвижная щека подвешена на неподвижную ось. Шатун дробилки верхней головкой шарнирно соединен с приводным эксцентриковым валом. Внизу в шатун шарнирно упираются две распорные плиты, одна из которых противоположным концом упирается в нижнюю часть подвижной щеки, другая - в регулировочное устройство. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает качательное движение по дуге окружности с центром в оси подвеса. Наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. Заход сжатия подвижной щеки принимают проекцию траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке. Срок службы дробящих плит при прочих равных условиях зависит от вертикальной составляющей хода. На дробилках с простым движением при малой вертикальной составляющей хода сжатия дробящие плиты служат больше, чем на дробилках со сложным движением, где этот ход больше. Схема обеспечивает большой выигрыш в силе в верхней части камеры дробления (рычаг второго рода). Недостатком дробилок с простым движением является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Сюда попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим большой ход.

В дробилках со сложным движением подвижная щека шарнирно подвешена на эксцентричной части приводного вала. Внизу подвижная щека шарнирно опирается на распорную плиту. Другим концом распорная плита опирается на регулировочное устройство. Эта дробилка проще по конструкции, компактнее и у нее меньшая металлоемкость. Траектория движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс.

Главным параметром щековых дробилок является В х L - произведение ширины В приемного отверстия на длину L камеры дробления. Ширина приемного отверстия - расстояние между дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер определяет максимальную крупность кусков, загружаемых в дробилку: D_max = 0,85 В. Длина камеры дробления L определяем, сколько кусков диаметром D_max может быть загружено одновременно. Важным параметром щековой дробилки является также ширина b выходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние между дробящими плитами в камере дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Ширину выходной щели можно изменять регулировочным устройством. Это позволяет изменять крупность готового продукта или поддерживать крупность постоянной независимо от степени износа дробящих плит.

Рис. 4. Щековая дробилка со сложным движением щеки.

Станина щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки (рис. 4) сварная. Ее боковые стенки соединены между собой передней стенкой 1 коробчатого сечения и задней балкой 4. Последняя также является корпусом регулировочного устройства. Над приемным отверстием укреплен защитный кожух 2, предотвращающий вылет кусков породы из камеры дробления. Подвижная щека 9 представляет собой стальную отливку, которая расположена на эксцентричной части приводного вала 3. В нижний паз вставлен сухарь для упора распорной плиты 8. Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства 5 с клиновым механизмом. Замыкающее устройство состоит из тяги 7 и цилиндрической пружины 6. Натяжение пружины регулируют гайкой. При ходе сжатия пружина сжимается. Стремясь разжаться, она способствует возврату щеки и обеспечивает постоянное замыкание звеньев шарнирно-рычажного механизма - подвижной щеки, распорной плиты, регулировочного устройства. Предохранительное устройство представляет собой распорную плиту, которая ломается при нагрузках, превышающих допустимые (например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов). Более рациональными являются предохранительные устройства, которые не разрушаются при повышении нагрузок. Такие устройства бывают пружинными, фрикционными, гидравлическими. Жесткость пружин должна обеспечивать работу дробилки при обычных нагрузках. При попадании в камеру дробления недробимых предметов пружины сжимаются на величину, необходимую для поворачивания эксцентрикового вала при остановившейся подвижной щеке.

В щековых дробилках применяют гидравлические предохранительные устройства, позволяющие перейти к нормальному режиму работы автоматически, без остановки дробилки. Существуют предохранительные устройства, в которых использован гидропневматический аккумулятор. При перегрузке жидкость перетекает из цилиндра в аккумулятор через отверстие с относительно большим сечением, что обеспечивает быстрое срабатывание устройства. Обратно в цилиндр масло проходит через канал с уменьшенным проходным сечением, постепенно восстанавливая первоначальное положение. Для регулирования ширины выходной щели в щековых дробилках применяют обычно клиновой механизм. Дробящие плиты 10 и 11 являются основными рабочими органами щековых дробилок. Они сменные, быстроизнашивающиеся. Расход металла на дробящие плиты составляет около одной трети всех расходов на дробление. Плиты щековых дробилок изготовляют из высокомарганцовистой стали, обладающей высокой износостойкостью. Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями (рис. 5). Рабочую часть плиты делают рифленой и редко для первичного (грубого) дробления - гладкой. От продольного профиля дробящих плит зависит угол захвата, величина криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на процесс дробления. Рифления трапецеидальной формы (тип I) применяют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250 и 400 мм; рифления треугольной формы (тип II) используют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 500 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250, 400 и 600 мм. Шаг t и высоту h рифлений (м) для обоих профилей в зависимости от ширины b выходной щели рекомендуется определять по выражению t=2h = b.

Рис. 5. Дробящая плита

 

Конусные дробилки. При переработке различных горных пород на всех стадиях дробления широко используют конусные дробилки. В зависимости от назначения их разделяют на дробилки для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Дробилки ККД характеризуются шириной приемной щели и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400-1200 мм, имеют разгрузочную щель 75-300 мм и производительность 150-2600 м³/ч. Дробилки КСД принимают куски размером 60-300 мм, размер их разгрузочной щели 12-60 мм, производительность 12-580 м³/ч. Дробилки КМД принимают куски размером 35-100 мм, имеют разгрузочную щель размером 3-15 мм, производительность 12-220 м³/ч. В конусных дробилках материал разрушается в камере дробления, образованной двумя коническими поверхностями, из которых одна (внешняя) неподвижная, а другая (внутренняя) подвижная.

В горной промышленности используют конусные дробилки, которые занимают промежуточное положение между дробилками крупного и сред него дробления, получившие название дробилки редукционного дробления (КРД). Их используют для повторного дробления продукта дробилок крупного дробления.

Отечественная промышленность выпускает следующий ряд дробилок ККД: 500, 900, 1200, 1500 мм (по ширине приемного отверстия).

В дробилках КСД и КМД характеристикой является диаметр подвижного конуса, который в серийных промышленных типоразмерах дробилок равен 600-3000 мм.

Кинематические схемы конусных дробилок показаны на рис. 6, а (схема ККД) и рис. 6, б (схемы КСД и КМД). Подвижный конус жестко закреплен на валу, нижний конец которого вставлен в эксцентриковую втулку 10 так, что ось вала образует с осью вращения (осью дробилки) некоторый угол, называемый углом прецессии. У дробилок ККД вал подвижного конуса шарнирно прикреплен сверху к траверсе. Подвижный конус дробилок КСД и КМД опирается на сферический подпятник. Вал конуса не имеет верхнего крепления - это дробилки с консольным валом. Эксцентриковая втулка получает вращение от приводного устройства, при этом подвижный конус получает качательное (гирационное) движение. У дробилок ККД центр О качания находится наверху в точке подвеса, у дробилок с консольным валом он также находится наверху в точке пересечения оси вала и оси дробилки. При работе дробилки ось вала описывает коническую поверхность с вершиной в точке О. При этом подвижный конус как бы перекатывается по неподвижному через слой материала и осуществляет непрерывное дробление материала. В действительности подвижный конус совершает более сложное движение. Конусная дробилка в принципе работает так же, как и щековая, с той лишь разницей, что дробление в конусной дробилке происходит непрерывно.

Рис 6. Схема конусных дробилок крупного (а), среднего

и мелкого (б) дробления; конструкция дробилки среднего дробления с опорой подвижного конуса на подшипник качения (в): 1 – консольный вал; 2 – корпус конуса; 3 – дробящий конус; 4 – сменный неподвижный дробящий конус; 5 – корпус неподвижного конуса; 6 – опорное кольцо; 7 – прижимные и предохранительные пружины; 8 – коническая шестерня; 9 – приводной вал; 10 – эксцентриковая втулка; 11 – эксцентриковый стакан

Привод дробилок мелкого дробления осуществляется одним электродвигателем. На дробилках для крупного дробления устанавливают второй двигатель пуска дробилок, если камера дробления заполнена материалом, т. е. находится "под завалом". Для пуска дробилки "под завалом" гидравлическая опора системы подвижного конуса обеспечивает быстрое опускание конуса и ликвидацию заклинивания материала в камере дробления. Максимальное усилие сжатия дробимого материала в камере дробления машины определяется упругой силой амортизационных пружин. Если усилия дробления превышают расчетные, например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов, то пружины дополнительно сжимаются, опорное кольцо вместе с неподвижным конусом приподнимается, разгрузочная щель увеличивается и недробимый предмет выходит из дробилки. Применение гидравлики и гидропневматики повышает надежность работы предохранительного устройства, значительно упрощает и облегчает регулирование разгрузочной щели.

Валковые дробилки. Рабочим органом валковой дробилки являются вращающиеся цилиндрические валки. Материал подается сверху, затягивается между валками или валком и футеровкой камеры дробления и дробится. Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов в основном средней прочности (до σ_сж = 150 МПа) на гладких и рифленых валках и мягких материалов (до σ_сж = 80 МПа) - на зубчатых валках.

Основные конструктивные схемы валковых дробилок приведены на рис. 7.

Рис. 7. Основные конструктивно-кинематичекие схемы валковых дробилок

Схему 1, где камера дробления образована поверхностями валка и неподвижной футеровки, применяют при зубчатом валке. Одновалковую зубчатую дробилку используют для дробления угля, агломерата и др. Дробилка состоит из зубчатого валка и колосниковой решетки, шарнирно подвешенной в верхней части рамы. Нижний конец колосниковой решетки притянут пружиной к регулируемому упору, что позволяет изменим, зазор между зубьями и колосниковой решеткой и предохраняет дробиkre от полосок при попадании недробимых предметов.

По схемам 2 и 3 выполнены валковые дробилки, принципиально отличающиеся от всех других конструкций. Валки этих дробилок связаны с валом не жестко, а укреплены шарнирно на эксцентричной его части.

По схеме 2 выполнена валково-щековая дробилка-гранулятор "Гравилор" фирмы "АБМ" (Франция). На эксцентриковом валу на роликовых подшипниках закреплен валок, облицованный бандажом с треугольными рифлениями. Верхняя часть неподвижной щеки подвешена на оси, соединенной с боковыми стенками корпуса. Нижняя часть щеки опирается на распорную плиту, состоящую из двух частей, которые соединены между собой болтами. Болты служат предохранителями и срезаются при попадании в камеру дробления недробимых предметов. Распорная плита упирается в регулировочное устройство, что позволяет регулировать зазор между ней и валком. Машина предназначена для приготовления мелкого щебня с повышенным содержанием зерен кубообразной формы.

И схеме 3 две камеры дробления, поверхность рабочих органов гладкая. По сравнению с дробилкой, выполненной по схеме 2, узел крепления валка не имеет принципиальных отличий, а наличие двух камер дробления примерно в 2 раза увеличивает производительность машины.

Схема 4 применена в валково-щековой дробилке, впервые предложенной фирмой "Даймонд" (США) для передвижных дробильно-сортировочных установок. На общей раме смонтированы подвижная и неподвижная и, а также валок. Подвижная щека имеет сложное движение. Привод валка связан цепной передачей с эксцентриковым валом подвижной щеки. Материал поступает в камеру дробления, образованную неподвижной и подвижной щеками, раздробленный материал поступает на вторую стадию дробления - между вращающимся валком и нижней частью той же подвижной щеки. В эту же камеру дробления может дополнительно подаваться мелкий материал.

Наиболее распространена двухвалковая дробилка, принципиальная схема которой показана на рис. 7 (схема 5). По ней изготовляют большинство отечественных и зарубежных валковых дробилок. Валки вращаются навстречу один другому, захватывают и дробят попавший между ними материал, раздавливая его и частично истирая. Иногда для увеличения истирающего эффекта, необходимого при измельчении некоторых материалов, валкам сообщают разную окружную скорость.

Корпуса подшипников вала одного из валков опираются на пружины и могут перемещаться. В результате этого при попадании недробимого предмета один валок может отойти от другого и пропустить недробимый предмет, после чего под действием пружин возвратиться в исходное положение. Имеются конструкции, в которых подпружинены оба валка. Их применяют там, где в исходном материале много недробимых включение

Поверхности валков бывают гладкие, рифленые, ребристые и зубчатые. Сочетания дробящих поверхностей могут быть различными: например, оба валка могут иметь гладкую поверхность, или один гладкую, другой рифленую и др. Валковые дробилки традиционного исполнения имеют небольшую производительность и неравномерный износ поверхности бандажей по длине валка, что затрудняет поддержание зазора между валками в необходимых пределах.

Дробилки ударного действия. В дробилках ударного действия материал разрушается под действием механического удара, при котором кинетическая энергия движущихся тел полностью или частично переходит в энергию их деформации и разрушения. В этих дробилках возникающие усилия дробления в основном уравновешиваются силами инерции массы самого куска. Дробилки ударного действия применяют в основном для измельчения малоабразивных материалов средней прочности (известняка, доломитов, мергеля, угля, каменной соли и др.). В некоторых случаях дробилки ударного действия используют и при переработке материалов с повышенной прочностью и абразивностью (например, асбестовых руд, шлаков и др.). У этих машин большая степень дробления (до 50), что позволяет сократить число стадий дробления; большая удельная производительность (на единицу массы машины); простая конструкция, и она удобна в обслуживании, имеет избирательность дробления и более высокое качество готового продукта по форме зерен.

По конструкции основного узла - ротора-дробилки ударного действия бывают двух основных типов: роторные и молотковые. Роторные дробилки имеют массивный ротор, на котором жестко закреплены сменные била из износостойкой стали. В молотковых дробилках дробление осуществляется за счет кинетической энергии молотков, шарнирно подвешенных к ротору.

Материал в дробилки загружается сверху. Падая под действием силы тяжести, он подвергается ударам бил или молотков быстро вращающегося ротора. В результате куски материала разрушаются, их осколки разлетаются широким сектором (около 90°) и отбрасываются на футеровку - отбойные плиты или колосники, образующие камеру дробления. Ударяясь о футеровку, осколки материала дополнительно измельчаются и, отражаясь, снова попадают под удары ротора. Измельченные до определенного размера куски материала высыпаются через разгрузочную щель или шел и колосниковой решетки.

Разнообразие схем (рис. 8, а-г) роторных и молотковых дробилок вызвано различным назначением дробилок. Наиболее распространенными являются однороторные дробилки (рис. 8, а). Двухроторные дробилки одноступенчатого дробления (рис. 8, б) применяют тогда, когда требуется большая производительность. Оба ротора дробилки работают самостоятельно, и исходный материал поступает равномерно на оба ротора. Двухроторные дробилки двухступенчатого дробления (рис. 8, в) применяют тогда, когда необходимо совместить две стадии дробления.

Для лучшего использования рабочей поверхности бил и молотков Применяют реверсивные дробилки (рис. 8, г). Эти дробилки имеют симметричную камеру дробления и могут работать при различных направлениях вращения ротора, что позволяет использовать билы и молотки с двух сторон без переустановки.

Главными параметрами дробилки ударного действия являются диаметр и длина ротора, которые входят в ее условное обозначение.

Билы и молотки роторных и молотковых дробилок должны обладать высокой износостойкостью, выдерживать большие ударные нагрузки и нагрузки от центробежных сил и легко заменяться. При разработке конструкции бил и молотков обеспечивается возможность их многократного использования.

Рис. 8. Основные схемы молотковых роторных дробилок: а – однороторные; б – двухроторные одноступенчатого дробления; в - двухроторные двухступенчатые; г – реверсивные; 1 – молоток; 2 – ротор; 3 – била; 4 – отражательные плиты; 5 – механизм регулировки зазора между билами и плитами.

Машины и оборудование для помола материалов. Важным технологическим процессом при производстве минерального порошка, цемента, извести, исходного продукта для керамических изделий и др. является измельчение различных материалов до частиц размером не более десятых долей миллиметра. Энергоемкость процесса помола большая. Однако на измельчение материалов расходуется лишь часть энергии, потребляемой помольной машиной. Значительная часть ее теряется в виде теплоты, на изнашивание рабочих органов и др. Тонкому измельчению подвергаются большие массы материалов (сотни миллионов тонн). Поэтому важны работы по совершенствованию этого оборудования.

В современном производстве для помола используют барабанные (шаровые и стержневые), среднеходные, ударные, вибрационные и струйные машины. В барабанных мельницах материал измельчается внутри полого вращающегося барабана, в котором помещены мелющие тела (шары, стержни). При вращении барабана мелющие тела и материал сначала движутся по круговой траектории, а затем, отрываясь от стенки, падают по параболе. Помол материала осуществляется в результате истирания при относительном перемещении мелющих тел и частиц материала, а также ударов тел по материалу при падении их с некоторой высоты.

Барабанные мельницы классифицируют: по режиму работы - на мельницы периодического и непрерывного действия; по способу измельчения - сухого и мокрого помола; по способу загрузки и разгрузки материалов - с загрузкой и разгрузкой через люк, с загрузкой и разгрузкой через пустотелые цапфы, с загрузкой через цапфу и разгрузкой через стенки барабана.

Барабан мельницы приводится во вращение через зубчатый венец или через центральную цапфу. Они могут работать в открытом или замкнутом цикле. В последнем случае выведенный из мельницы материал подвергается сортировке (сепарации), и крупные частицы (негабарит) возвращается в мельницу на домол. Шаровые мельницы характеризуются внутренним диаметром барабана и его рабочей длиной.

Вибрационные мельницы могут работать в режимах сухого и мокрого помола. При непрерывном измельчении вибрационная мельница работает в замкнутом цикле.

Струйные мельницы целесообразно использовать для одновременной сушки и помола сырьевых материалов, а также для среднего измельчения хрупких материалов с размерами частиц менее 5 мм до 10-40 мкм (остаток l...5% на сите № 0060) с производительностью 5...20 т/ч. Особенно 1ффективно их применение, когда недопустимо загрязнение материала металлическими частицами износа мелющих тел. Струйные мельницы классифицируют по технологическому назначению: с последовательным измельчением и разделением материала или с одновременным измельчением и разделением в одной камере; по виду энергоносителя: воздухо-струйные, пароструйные и газоструйные; по конструктивному признаку: сверхтонкого измельчения материала с вертикальной трубчатой или с плоской помольными камерами, а для тонкого измельчения с противоточной (эжекторной) камерой.

В струйных мельницах частицам материала кинетическая энергия передается совместным потоком газа, воздуха, пара или продуктов сгорания. Измельчение осуществляется либо при столкновении встречных потоков частиц, либо при их ударе об отбойную плиту. Некоторая доля частиц измельчается касательными ударами о внутренние поверхности установки при разгоне или транспортировке по трактам пневмоклассификационной системы. Сообщение частицам требуемой для разрушения скорости (200 - 400 м/с) осуществляется на относительно коротких участках. Поэтому струйные мельницы имеют сравнительно малые габариты. Их размеры и вес определяются в основном генератором энергоносителя, а также размерами классифицирующих и пылеосадительных устройств. Для струйных мельниц характерен значительный износ разгонного аппарата и отбойной плиты. С целью уменьшения износа участки, подвергающиеся интенсивному локальному воздействию, выполняются из высокопрочной абразивостойкой керамики или твердых сплавов. Простота устройства, отсутствие движущихся частей и существенных механических напряжений делает эти машины весьма долговечными (рис. 9).

Рис. 9. Струйные противоточные мельницы:

1 – бункер; 2 – напорное сопло; 3 – кольцо; 4 – камера; 5 – эжектор; 6 – люк.

Мельницы истирающе-срезающего действия. Процесс измельчения в таких мельницах основан на принципе самоизмельчения истиранием (срезом). Измельчаемый материал располагается во вращающихся вокруг вертикальной оси камерах или при вращающемся роторе по периферии неподвижной камеры и под действием центробежных усилий "прилипает" к стенкам, одновременно подвергаясь давлению. В контактной зоне происходит самоизмельчение материала срезом (истиранием).

К достоинству таких мельниц следует отнести: энергетически экономичный способ - самоизмельчение срезом; нечувствительность к крупным кускам материала, твердым включениям; сравнительно небольшие габариты; отсутствие фундаментов.

В связи с высоким износом стенок помольных камер и рабочих органов не рекомендуется применение мельниц истирающе-срезающего действия для измельчения высокоабразивных материалов.